UV-C - DATI TECNICIPer molti anni le lampade germicide a ultravioletti (UV) sono state utilizzate per la disinfezione dell'aria e delle superfici all'interno di ospedali, case di cura, laboratori e molte altre organizzazioni in cui l'igiene e la pulizia sono della massima importanza. Le lampade UV sono una tecnologia collaudata quando si tratta di ridurre batteri, virus e altri microrganismi nocivi che rappresentano un rischio per la salute umana.
Alla luce dell'attuale epidemia di Coronavirus, l'UVC è una delle tante tecnologie disponibili e utilizzata per aiutare a ridurre e controllare la diffusione ed è stata valutata come altamente performante
Si prega di esaminare
l'articolo dell'International UltraViolet Association (IUVA) e la raccomandazione sul trattamento superficiale e dell'aria UV della American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE)
see International UltraViolet Association (IUVA) and
UV air and surface treatment recommendation from The American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE)
Cose è l'UV? La luce ultravioletta (UV) fa parte dello spettro elettromagnetico. L'UV è ulteriormente suddiviso in tre intervalli di lunghezze d'onda:
UV-A (vicino a UV) - da 315 nm a 400 nm
UV-B (UV medio) - da 280 nm a 315 nm
UV-C (lontano UV) - da 180 nm a 280 nm
VUV (vuoto UV) - da 10 a 180 nm
Le radiazioni UV-A sono facilmente trasmesse attraverso l'aria e il vetro; penetrano attraverso l'epidermide e il mezzo oculare anteriore. (
NEHC 1992;
Int. UV. Association FAQs)
UV-B e UV-C vengono trasmessi attraverso l'aria e il quarzo, ma assorbiti dal normale vetro. Queste lunghezze d'onda sono anche assorbite dallo strato di ozono dell'alta atmosfera e generalmente non raggiungono la superficie terrestre. La radiazione UV inferiore a 315 nm viene assorbita principalmente dalla cornea o dallo strato epiteliale superiore della pelle. (
NEHC 1992;
Int. UV. Association FAQs)
Le radiazioni con lunghezze d'onda da 10 nm a 180 nm sono talvolta chiamate UV "sotto vuoto" o "estreme". Queste lunghezze d'onda non vengono trasmesse attraverso l'aria; quindi, gli studi biologici su questa gamma di raggi UV sono di scarsa importanza. (
NEHC 1992;
Int. UV. Association FAQs)
Tra gli intervalli di lunghezze d'onda UV, UV-C ha la migliore capacità potenziale di inattivare i microrganismi perché la lunghezza d'onda 250-270 nm è fortemente e principalmente assorbita dagli acidi nucleici. (
Yin 2013)
La funzione germicida delle luci UV-C è in gran parte dovuta al risultato della formazione di dimeri di timina, che inattivano il DNA o l'RNA del microrganismo, lasciandoli incapaci di svolgere funzioni cellulari vitali. (
Chanprakon 2019;
Spencer 2017;
Gostine 2016;
Ultraviolet germicidal irradiation handbook 2010;
Cutler 2011;
CIE 2003).
La maggior parte delle lampade UV-C commerciali sono lampade al mercurio a bassa pressione che emettono energia UV a 253,7 nm, molto vicino alla lunghezza d'onda ottimale.
Quali sono gli usi benefici dei raggi UV germicidi?
La tecnologia germicida UV è un approccio non chimico alla disinfezione. In questo metodo, nessun agente chimico viene aggiunto allo spazio / stanza da disinfettare, il che rende questo processo sicuro, semplice ed economico; inoltre richiede una manutenzione molto ridotta. I disinfettanti UV utilizzano lampade germicide progettate per fornire un certo dosaggio di radiazioni UV. La dose di esposizione germicida è una funzione dell'irraggiamento UV moltiplicato per il tempo di esposizione; devi avere una corretta combinazione di entrambi perché il progetto abbia l'effetto voluto.
Qui di seguito solo alcune applicazioni…
- Acqua potabile
- Disinfezione del flusso d'aria
- Processi di lavorazione del cibo
- Settore medicale (si veda l'applicazione di Engmotion nell'automazione per macchine riempitrici di siringhe o macchine per la preparazione di citostatici e antibiotici)
Tuttavia, la radiazione UV-C è invisibile per l'uomo e l'esposizione alla radiazione U-VC può avere un effetto dannoso sulla salute, in particolare sugli occhi e sulla pelle (
International Organization for Standardization 2016).
I dati attualmente disponibili non consentono di valutare quantitativamente il rischio di cancro associato all'esposizione a lampade UV-C. L'attenuazione fornita dallo strato corneo e dai tessuti epiteliali della pelle dovrebbe ridurre notevolmente il rischio cancerogeno; tuttavia, la radiazione UV-C può essere in grado di indurre il cancro della pelle negli esseri umani (
SCHEER 2017)
Si consigliano precauzioni quando si utilizzano dispositivi a luce UV-C. I segnali di avvertimento dovrebbero essere collocati in determinate posizioni per proteggere il personale oi passanti dai rischi dei raggi UV. Le posizioni appropriate includono porte di accesso, pareti esterne dell'unità di trattamento aria, porte della sala apparecchiature, ecc.
Le linee guida sulla sicurezza dell'Agenzia europea per la salute sull'uso delle fonti UVC sono disponibili
qui.
I danni agli occhi possono provocare fotocheratite e fotocherato-congiuntivite. I sintomi possono includere una sensazione improvvisa paragonabile alla sabbia negli occhi, lacrimazione e dolore agli occhi. Tali sintomi possono comparire entro 1-12 h dopo l'esposizione e risolversi completamente entro 24-48 h. La sovraesposizione acuta ai raggi UV-C può causare incapacità a causa del fastidio agli occhi, ma generalmente regredisce dopo diversi giorni, senza lasciare danni permanenti. Il danno cutaneo consiste nell'eritema, un arrossamento della pelle simile a una scottatura solare. L'effetto massimo dell'eritema si verifica a una lunghezza d'onda di 297 nm (quindi, nella banda UV-B). La radiazione UV-C a una lunghezza d'onda di 254 nm è meno efficace nel causare l'eritema (
CIE 2010,
International Organization for Standardization 2016)
Quanto sono sicure per l'uomo le radiazioni UVC? Come ogni sistema di disinfezione, i dispositivi UV-C devono essere utilizzati in modo corretto. Alcuni dispositivi producono anche ozono come parte del loro ciclo, altri si muovono durante i loro cicli. Pertanto, è necessario considerare la sicurezza generale del sistema macchina - uomo con tutti i dispositivi di disinfezione e queste considerazioni dovrebbero essere affrontate nel manuale operativo, nella formazione dell'utente e nel rispetto della sicurezza appropriata.
La Commissione internazionale per l'illuminazione (CIE) ha completato una
revisione dei rischi di fotocarcinogenesi UV-C delle lampade germicide. Hanno concluso che la sovraesposizione alla radiazione UV-C include irritazione corneale e congiuntivale transitoria e irritazione cutanea (eritema), che scompare entro 24-48 ore. Attualmente non è noto che le radiazioni UV-C producano danni biologici duraturi. L'attenuazione fornita dallo strato corneo e dai tessuti epiteliali della pelle dovrebbe ridurre notevolmente il rischio cancerogeno; tuttavia, secondo il comitato scientifico della Commissione europea per la salute, l'ambiente e i rischi emergenti, gli
UV-C sono in grado di indurre il cancro della pelle negli esseri umani. I dati attualmente disponibili non consentono di valutare quantitativamente il rischio di cancro associato all'esposizione a lampade UV-C.
L'ozono può anche essere prodotto da lampade UV-C che emettono lunghezze d'onda inferiori a 240 nm. L'esposizione all'ozono, al di sopra dei livelli di soglia, presenta un rischio di una varietà di sintomi e malattie associate alle vie respiratorie, in particolare negli individui sensibili. Questa situazione comunque non riguarda la specifica tecnologia utilizzata nei dispositivi UV-C di Engmotion.
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Degrado dei materiali a causa dell'UV-C
La luce UV-C può essere dannosa per i materiali organici. Se i materiali suscettibili non vengono schermati o sostituiti, possono essere soggetti a degrado (
2016 ASHRAE Handbook;
Kauffman 2010;
NEHC 1992). L'entità della degrado causato dall'esposizione agli UV-C varia notevolmente con il tipo di materiale, l'intensità UV e la durata dell'esposizione. Gli effetti degli UV sui materiali sono dose-dipendenti, come lo sono per i microrganismi (
Kowalski 2009).
Esposizioni UV-C di breve durata (intervallo di irradianza 1000-11000 μW/cm
2) sono state effettuate da Kauffman [19]. Sulla base del degrado relativo dei campioni testati, i materiali sono stati classificati in quattro categorie rispetto alla loro resistenza agli UV-C:
(A) Nessun effetto (solo materiali inorganici; tutti i materiali organici presentano un certo degrado).
(B) Effetto trascurabile (principalmente modifiche estetiche, non influenzano le caratteristiche funzionali o meccaniche del materiale).
(C) Effetto moderato (crepe/danneggiamenti evidenti; una protezione o schermatura dovrebbe essere utilizzata).
(D) Effetto grave (danni strutturali).
Tuttavia, questi effetti sono stati osservati solo dopo giorni o settimane di esposizione a irradianza > 1,00 mW/cm
2. Per un intervallo di irradianza inferiore (0,05-1,00 mW/cm
2) sono necessari tempi di esposizione molto lunghi (mesi) per danneggiare sostanzialmente i materiali(
Kauffman 2010). Con esposizioni molto brevi, come nel caso della sterilizzazione UV-C, solo strati molto sottili di materiale potrebbero essere danneggiati seriamente.
Lampade germicide ed Ozono
L'ozono (O
3) è una molecola di gas che contiene tre atomi di ossigeno. Un'alta concentrazione di ozono può essere tossica per piante e animali. La luce UV può reagire con le molecole di ossigeno e/o ozono, a seconda della sua lunghezza d'onda:
- Lunghezze d'onda UV < 240 nm generano ozono attraverso la fotolisi della molecola di ossigeno.
- Lunghezze d'onda UV tra 240-315 nm distruggono l'ozono attraverso la fotolisi della molecola di ozono.
Una lampada UV che emette a lunghezze d'onda < 240 nm può rompere la molecola di ossigeno (O
2) in due atomi di ossigeno. Questi possono unirsi ad altre molecole di ossigeno, generando ozono. La luce UV nell'intervallo 240-315 nm rompe la molecola di ozono, generando ossigeno. Pertanto, una lampada UV-C che emette a 254 nm di lunghezza d'onda può effettivamente distruggere l'ozono.
I tubi della maggior parte delle lampade germicide sono realizzati in vetro al quarzo drogato, che blocca la trasmissione della linea di 185 nm (lunghezza d'onda che produce ozono) e consente il passaggio della radiazione di 253,7 nm. Pertanto, le lampade germicide con tubo al quarzo drogato non possono produrre ozono. D'altra parte, un tubo di quarzo puro è trasparente a tutte le lunghezze d'onda UV e consente l'emissione della radiazione dei due picchi UV-C (254 nm e 185 nm). È quindi possibile classificare le lampade germicide in:
lampade senza ozono, che emettono solo a 254 nm
lampade che generano ozono, che emettono a 254 nm e 185 nm
Riferimenti: NASA
Ozone Facts UV-Resource:
Why UV-C Cannot Produce Ozone Scientific Committee on Health, Environmental and Emerging Risks of European Commission Oxidation Technologies LCC -
Ozone production from UV Cosa succede se una lampada germicida UVC si rompe? Le lampade a vapori di mercurio a bassa pressione, spesso chiamate "lampade germicide", sono lampade a scarica elettrica altamente efficienti in cui la luce UV viene emessa (prevalentemente a lunghezze d'onda di 253,7 e 185 nm) da atomi eccitati di mercurio vaporizzato (Scientific American,
Working Knowledge: Compact Fluorescent Lightbulbs; Lamptech,
the Mercury Vapor Lamp; Edison Tech Center,
Mercury Vapor Lamps); EnergyStar.gov,
Learn about compact fluorescence bulbs).
Il mercurio è un metallo pesante tossico che può danneggiare gli organismi biologici se rilasciato. Quando una lampada contenente mercurio (come una lampada germicida) si rompe o esplode, può verificarsi una contaminazione da mercurio. Eventuali contaminazioni da mercurio devono essere gestite adeguatamente.
Il mercurio può avere effetti tossici sui sistemi nervoso, digestivo e immunitario e sui polmoni, i reni, la pelle e gli occhi. Segni lievi e subclinici di tossicità per il sistema nervoso centrale possono essere osservati nei lavoratori esposti a un livello di mercurio elementare nell'aria di 20 μg / m3 o più per diversi anni (Organizzazione mondiale della sanità,
Mercury and health)
Le lampade germicide contengono una media di 7,6 mg di mercurio per lampada, con un massimo di 70 mg e un minimo di 5,5 mg (
IMERC Fact Sheet - Mercury Use in Lighting). Secondo un'altra
fonte, le lampade germicide contengono tra i 10 e i 50 mg di mercurio per lampada.
Secondo il Environmental Defense Fund (vedi "
Mercury Risk in CFLs: The Facts"), la quantità di mercurio in una lampadina fluorescente compatta (che utilizza una tecnologia molto simile a quella delle lampade germicide) è molto piccola, quasi mille volte inferiore alla quantità di mercurio che si trova nei vecchi termometri. Anche se una lampadina si rompe, meno di un milligrammo di mercurio potrebbe essere disperso nell'aria nella stanza durante le prime otto ore, e solo una frazione di questo verrebbe respirata. In breve, l'esposizione alla rottura di una lampadina contenente mercurio è la stessa varia come quella derivante dal mangiare una scatoletta di tonno. Secondo un altro studio ("
Release of Mercury From Broken Fluorescent Bulbs"), tra il 17% e il 40% del mercurio contenuto nelle lampadine fluorescenti rotte può essere rilasciato in un periodo di due settimane. In questo caso, 2-20 mg di mercurio potrebbero essere rilasciati da una lampada germicida rotta.
Secondo Comitato scientifico EU per la salute e i rischi ambientali
l'opinione, quando una lampadina si rompe, la quantità di vapori di mercurio in una stanza media potrebbe superare brevemente i livelli di sicurezza. Tuttavia, questi livelli tengono conto degli adulti che sono regolarmente esposti a tali quantità per 40 anni di vita lavorativa, quindi non sono applicabili all'esposizione a brevissimo termine. La maggior parte del vapore rilasciato ritorna allo stato liquido molto rapidamente poco dopo la rottura, quindi il livello del vapore di mercurio diventa troppo basso per causare danni. Secondo un
articolo pubblicato su Environmental Health Perspectives, solo una piccola parte del mercurio viene effettivamente rilasciata quando la lampadina si rompe. Uno
studio nel Journal of Environmental Engineering Science riporta che anche se lasciata incustodita per 24 ore, una lampadina rotta rilascerà da 0,04 a 0,7 milligrammi di mercurio. I ricercatori hanno scoperto che ci vorrebbero settimane prima che la quantità di vapore di mercurio nella stanza raggiungesse livelli pericolosi. Questo può essere evitato seguendo rapidamente una procedura di pulizia sicura.
Per esempio, qui di seguito l'U.S. Environmental Protection Agency
la raccomandazione per pulire:
- Lascia la stanza; aerare la stanza per 5-10 minuti aprendo una finestra o una porta sull'ambiente esterno; spegnere il sistema centrale di riscaldamento / condizionamento d'aria forzata; raccogliere i materiali necessari per pulire la lampadina rotta.
- Non utilizzare aspirapolvere: l'aspirapolvere è sconsigliato, poiché potrebbe diffondere polvere contenente mercurio o vapori di mercurio. Raccogliere con attenzione il vetro rotto e la polvere visibile. Raccogli i frammenti di vetro e la polvere usando carta rigida o cartone. Usa del nastro adesivo per raccogliere i piccoli frammenti di vetro e la polvere rimasti. Collocare i materiali per la pulizia in un contenitore sigillabile.
Una procedura simile è descritta nella sezione "Pulizia di una lampada rotta" dei "Suggerimenti di sicurezza per l'uso di lampade germicide"
document (2017) from Lawrence Berkeley National Laboratory.
Altre procedure simili: OSRAM –
handling broken lamps Altri riferimenti:
North Carolina Public Health Service
document concerning mercury-containing lamp bulbs
Lighting Europe 2020 -
Frequently Asked Questions on mercury related regulations for light sources
National Geographic –
Myths and Facts on fluorescent light bulbs
Scientific American -
Are Compact Fluorescent Lightbulbs Dangerous? Lamprecycle.org –
Broken Bulbs Lamprecycle.org –
Dangerous mercury in compact fluorescent lights? E.U. Scientific Committee on Health, Environm. and Emerging Risks -
Opinion on mercury inside light bulbs